化肥減量配施不同類型腐植酸有機肥對鹽堿地水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

赫 臣，陳立強，趙海成，鄭桂萍，李紅宇,范名宇,錢永德，解保勝

(1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，黑龍江 大慶 163319； 2.黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154000)

水稻是重要的糧食作物之一，我國有60%以上的人口以稻米為主食[1]。我國耕地資源有限，且鹽堿地面積不斷擴大，而水稻對鹽堿脅迫表現(xiàn)為中度敏感[2]，所以種植水稻是合理利用鹽堿地、擴大水稻種植面積的有效途徑[3]。近年來，由于化肥的大量施用導(dǎo)致土壤環(huán)境嚴重污染，直接影響作物的正常生長，嚴重危害農(nóng)產(chǎn)品安全。為了減輕化肥總量不足的問題，我國在20世紀70年代開始廣泛使用腐植酸[4]。腐植酸是動植物殘骸經(jīng)過微生物的分解、轉(zhuǎn)化以及一系列的地球化學(xué)反應(yīng)而形成的一類有機物質(zhì)[5]。腐植酸能明顯提高植物的抗逆能力，促進植物正常生長[6]，因此，得到廣泛的生產(chǎn)與應(yīng)用。腐植酸有機肥作為一種新型有機肥，能夠明顯提高水稻、玉米產(chǎn)量[7-8]；腐植酸和腐植酸類肥料具有明顯改善作物品質(zhì)的作用[9-10]。邱衛(wèi)國等[11]研究表明，稻田化肥的使用量減少30%并補施有機肥，對水稻產(chǎn)量沒有影響。研究發(fā)現(xiàn)，有機肥與化肥配施在水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、地力改善等方面效果顯著[12-16]。但是，目前尚未見關(guān)于化肥減量配施不同類型腐植酸有機肥對鹽堿地水稻產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究報道。為此，研究化肥減量配施不同類型腐植酸有機肥對鹽堿地水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為鹽堿地水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗地點及材料

試驗于2017年在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)室外盆栽場進行。供試土壤為鹽堿土，含堿解氮55.09 mg/kg、有效磷9.40 mg/kg、速效鉀mg/kg、有機質(zhì)14.3 g/kg，pH值為9.79。

供試水稻品種為墾粳7號，主莖12片葉，株高88 cm左右，全生育期135 d，需≥10 ℃活動積溫約2 575 ℃。

供試有機肥為粒狀腐植酸有機肥(含N+P2O5+K2O≥5%、有機質(zhì)≥70%、總腐植酸≥28%)和粉狀腐植酸有機肥(含N+P2O5+K2O≥25%、有機質(zhì)≥20%)?；拾蛩徜@(含N 21%)、磷酸二銨(含P2O546%、N 18%)、硫酸鉀(含K2O 50%)、重過磷酸鈣(含P2O546%)、七水硫酸鋅(含Zn 99.5%)、尿素(含N 46.4%)。

1.2 試驗設(shè)計

本研究采用盆栽試驗，按照二因素完全隨機設(shè)計，共設(shè)置6個處理，每個處理16盆。腐植酸有機肥處理分別為不施用腐植酸有機肥(A0)、施用粒狀腐植酸有機肥(A1)、施用粉狀腐植酸有機肥(A2)；化肥施用量設(shè)2個水平：常規(guī)用量(B1)、常規(guī)用量減量20%(B2)。腐植酸施用量為15.84 g/盆，每盆裝土14 kg。盆規(guī)格：上直徑 30 cm，下直徑25 cm，高30 cm。每盆化肥施用量見表1。4月17日播種，5月25日移栽，每盆5穴，每穴3苗。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 凈光合速率 灌漿期，選擇晴朗無風(fēng)的天氣，于8：30—11：30采用美國PPSYSTEMS公司生產(chǎn)的CIRAS-3型便攜式光合儀測定水稻劍葉的凈光合速率，3次重復(fù)。

1.3.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 成熟期，按照平均穗數(shù)取植株6穴用于考種，調(diào)查穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量，剩余植株脫粒計產(chǎn)。

1.3.3 品質(zhì)指標

1.3.3.1 加工品質(zhì) 取一定質(zhì)量(m0)的稻谷，采用 FC-2K 型實驗礱谷機(YAMAMOTO，離心式)礱谷2次，稱量糙米質(zhì)量(m1)，計算糙米率，糙米率(%)=m1/m0×100%；然后采用日本公司生產(chǎn)的 VP-32 型實驗?zāi)朊讬C( YAMAMOTO，直立式) 將糙米加工成精米，稱精米質(zhì)量(m2)，計算精米率，精米率(%)=m2/m0×100%；采用谷粒判別器(ES-1000，日本產(chǎn)) 分離整精米，稱整精米質(zhì)量(m3)，計算整精米率，整精米率(%)=m3/m0×100%。

表1 不同處理化肥用量 g/盆

Tab.1 Chemical fertilizer dosage of different treatments g/pot

1.3.3.2 外觀品質(zhì) 用日本靜岡機械株式會社生產(chǎn)的ES-1000便攜式品質(zhì)分析儀測定堊白粒率、堊白度等。

1.3.3.3 營養(yǎng)品質(zhì) 用Foss近紅外谷物分析儀測定糙米的直鏈淀粉、蛋白質(zhì)含量。

1.3.3.4 食味品質(zhì) 用日本佐竹公司(SATAKE)生產(chǎn)的米飯食味計(STA1A)測定食味評分。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel 2003對數(shù)據(jù)進行處理，利用DPS 7.05軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減量配施不同類型腐植酸有機肥對水稻凈光合速率的影響

由圖1可知，水稻凈光合速率表現(xiàn)為A1>A2>A0，B1處理與B2處理間差異不顯著，A1B1處理凈光合速率最高，極顯著高于A0B2處理，顯著高于A0B1處理，較A0B1處理提高18.08%，但與A1B2、A2B1、A2B2處理間的差異均不顯著，表明A1B1處理可明顯提高水稻的凈光合速率。

不同大、小寫字母分別表示不同處理之間的差異達到極顯著(P<0.01)、顯著水平(P<0.05)，下同

2.2 化肥減量配施不同類型腐植酸有機肥對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2可知，腐植酸有機肥類型對穗數(shù)和產(chǎn)量的影響均達到極顯著水平，對穗粒數(shù)的影響達到顯著水平；化肥施用量對穗數(shù)的影響達到極顯著水平，對產(chǎn)量的影響達到顯著水平；兩因素互作對穗數(shù)的影響達到極顯著水平，對穗粒數(shù)和結(jié)實率的影響均達到顯著水平。總體來看，A1處理產(chǎn)量高于A0、A2處理，B1處理產(chǎn)量高于B2處理。A1B1處理產(chǎn)量最高，較A2B2處理極顯著提高49.83%，與其他處理間的差異均不顯著。

從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，A1處理可明顯增加水稻穗數(shù)，A2處理可明顯增加水稻結(jié)實率，從而均較A0處理提高水稻產(chǎn)量；B2處理總體上明顯降低水稻穗數(shù)、穗粒數(shù)，從而降低產(chǎn)量。A1B1處理穗粒數(shù)最高，穗數(shù)較高，千粒質(zhì)量和結(jié)實率均較低；A2B2處理穗數(shù)最低?？傮w來看，較高的穗數(shù)和穗粒數(shù)是A1B1處理產(chǎn)量高的主要原因。

2.3 化肥減量配施不同類型腐植酸有機肥對稻米品質(zhì)的影響

2.3.1 加工品質(zhì) 由表3可知，腐植酸有機肥類型對精米率和整精米率的影響均達到極顯著水平；化肥施用量對糙米率和精米率的影響均達到極顯著水平，對整精米率的影響達到顯著水平；兩因素互作對糙米率和整精米率的影響均達到顯著水平?？傮w來看，對于不同腐植酸有機肥類型來說，糙米率表現(xiàn)為A1>A2>A0，精米率和整精米率均表現(xiàn)為A0>A1>A2；對于不同化肥施用量來說，糙米率、精米率、整精米率均表現(xiàn)為B1>B2。A1B1處理糙米率最高，與A2B1處理間的差異不顯著，顯著或極顯著高于其他處理；精米率以A0B1處理最高，A1B1處理次之，A2B2處理最低；A0B2處理整精米率最高，與A0B1、A1B1處理間的差異均不顯著，顯著或極顯著高于其他處理，A2B2處理整精米率與A1B2處理間的差異不顯著，顯著或極顯著低于其他處理。

表2 化肥減量配施不同類型腐植酸有機肥對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Tab.2 Effect of reduction of chemical fertilizer and supplement of different types of humic acid organic fertilizer on rice yield and its components

注：同列數(shù)據(jù)后不同小、大寫字母分別表示不同處理間差異顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)，*、**分別表示顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)，下同。

Note: Different lowercase and uppercase letters mean the significant differences among different treatments at 0.05 and 0.01 levels respectively； *,** mean significances at 0.05 and 0.01 levels respectively,the same below.

表3 化肥減量配施不同類型腐植酸有機肥對稻米加工品質(zhì)的影響

Tab.3 Effect of reduction of chemical fertilizer and supplement of different types of humic acid organic fertilizer on rice processing quality %

2.3.2 外觀品質(zhì) 由表4可知，腐植酸有機肥類型和化肥施用量對堊白度和堊白粒率的影響均達到極顯著水平。總體來看，對于不同腐植酸有機肥類型來說，堊白度和堊白粒率均表現(xiàn)為A2>A1>A0；對于不同化肥施用量來說，堊白度和堊白粒率均表現(xiàn)為B2>B1。A2B2處理堊白度和堊白粒率均顯著或極顯著高于其他處理，具體表現(xiàn)為A2B2>A2B1>A1B2>A0B2>A1B1>A0B1。

表4 化肥減量配施不同類型腐植酸有機肥對稻米外觀品質(zhì)的影響Tab.4 Effect of reduction of chemical fertilizer and supplement of different types of humic acid organic fertilizer on appearance quality of rice %

2.3.3 營養(yǎng)及食味品質(zhì) 由表5可知，腐植酸有機肥類型對蛋白質(zhì)含量和食味評分的影響均達到極顯著水平，化肥施用量對直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量的影響均達到極顯著水平，兩因素互作對蛋白質(zhì)含量和食味評分的影響均達到極顯著水平?？傮w來看，對于不同腐植酸有機肥類型來說，直鏈淀粉含量表現(xiàn)為A2>A0>A1,蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為A0>A1>A2,食味評分表現(xiàn)為A2>A1>A0,A2處理食味評分較A0處理提高3.40%；對于不同化肥施用量來說，直鏈淀粉含量和食味評分均表現(xiàn)為B2>B1,蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為B1>B2。A2B2處理直鏈淀粉含量最高，與A0B2、A1B2處理間的差異均不顯著，但顯著或極顯著高于其他處理，具體表現(xiàn)為A2B2>A0B2>A1B2>A2B1>A0B1>A1B1；A0B1處理蛋白質(zhì)含量與A1B1處理間的差異不顯著，但極顯著高于其他處理；A2B1處理食味評分顯著或極顯著高于其他處理，具體表現(xiàn)為A2B1>A1B2>A2B2>A0B2>A1B1>A0B1,A2B1處理分別較A1B2、A2B2、A0B2、A1B1、A0B1處理提高1.82、2.18、3.42、4.04、4.18分。

2.4 水稻產(chǎn)量與品質(zhì)指標的相關(guān)分析

由表6可以看出，產(chǎn)量與食味評分、堊白度、直鏈淀粉含量均呈負相關(guān)，其中，產(chǎn)量與直鏈淀粉含量、堊白度均呈極顯著負相關(guān)，說明隨著產(chǎn)量的提高，稻米食味評分、堊白度、直鏈淀粉含量均下降；稻米加工品質(zhì)與食味評分總體呈負相關(guān)；蛋白質(zhì)含量與食味評分呈顯著負相關(guān)，說明隨著蛋白質(zhì)含量的增加，稻米的食味評分顯著降低。另外，堊白度、堊白粒率與精米率和整精米率均呈顯著或極顯著負相關(guān)，堊白度與堊白粒率呈極顯著正相關(guān)，直鏈淀粉含量與糙米率呈極顯著負相關(guān)。

表5 化肥減量配施不同類型腐植酸有機肥對稻米營養(yǎng)品質(zhì)及食味評分的影響Tab.5 Effect of reduction of chemical fertilizer and supplement of different types of humic acid organic fertilizer on nutritional quality and taste score of rice

表6 水稻產(chǎn)量與品質(zhì)指標的相關(guān)分析Tab.6 Correlation analysis of rice yield with quality indicators

3 結(jié)論與討論

腐植酸是一種植物生長調(diào)節(jié)劑，施入土壤后可有效增加植物必需元素含量，也可以有效促進水稻的光合作用[17]。光合作用是作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的決定性因素，凈光合速率是表示光合能力的重要參數(shù)之一[18]。本研究結(jié)果表明，A1B1處理灌漿期凈光合速率明顯高于其他處理，這是其產(chǎn)量最高的重要因素之一。徐全輝等[19]研究表明，腐植酸有機肥主要以增加水稻的穗粒數(shù)來提高產(chǎn)量。在本研究中，A1B1處理主要通過增加水稻穗粒數(shù)來提高產(chǎn)量，這與前人的研究結(jié)果一致。關(guān)于稻米品質(zhì)對肥料的響應(yīng)研究結(jié)果有很多，但由于肥料品種類型、氣候條件、試驗設(shè)計等原因，前人的研究結(jié)果不盡相同。王瑩等[20]研究表明，食味值與堊白粒率和堊白度均呈極顯著正相關(guān)。本研究結(jié)果表明，堊白粒率和堊白度與食味評分均呈正相關(guān)，外觀品質(zhì)變劣，但食味品質(zhì)明顯改善。一般認為，蛋白質(zhì)含量與稻米食味值呈負相關(guān)關(guān)系，過高的蛋白質(zhì)含量往往使稻米食味較差[21]。本研究中，食味評分與蛋白質(zhì)含量呈顯著負相關(guān)，這是因為稻米食味品質(zhì)主要受稻米中直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量的影響，過高的蛋白質(zhì)含量往往使稻米食味變差，淀粉顆粒間的蛋白質(zhì)對淀粉粒的糊化和膨脹起抑制作用，導(dǎo)致米粒結(jié)構(gòu)緊密，淀粉粒之間的空隙變小，吸水速度變慢，吸水量變少，因此，大米蒸煮時間變長，淀粉不能充分糊化，米飯黏度降低、較松散、硬度大，口感變差，從而降低了稻米的食味品質(zhì)[22]。A1B1處理水稻產(chǎn)量最高，A2B1處理食味品質(zhì)最佳。